CN105793568A - 同心旋转式流体机器 - Google Patents

同心旋转式流体机器 Download PDF

Info

Publication number
CN105793568A
CN105793568A CN201480054285.5A CN201480054285A CN105793568A CN 105793568 A CN105793568 A CN 105793568A CN 201480054285 A CN201480054285 A CN 201480054285A CN 105793568 A CN105793568 A CN 105793568A
Authority
CN
China
Prior art keywords
door
main body
sealing
limb
fluid machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480054285.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105793568B (zh
Inventor
N·R·马尔昌
J·R·克劳森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Greystone Technologies Pty Ltd
Original Assignee
Greystone Technologies Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Greystone Technologies Pty Ltd filed Critical Greystone Technologies Pty Ltd
Publication of CN105793568A publication Critical patent/CN105793568A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105793568B publication Critical patent/CN105793568B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0007—Radial sealings for working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/32—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F01C1/02 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/322—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F01C1/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/40—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/40—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member
    • F01C1/46—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member with vanes hinged to the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/02—Radially-movable sealings for working fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/108—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with an axial surface, e.g. side plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/32—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F04C18/02 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/322—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F04C18/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/32—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in groups F04C2/02 and relative reciprocation between co-operating members
    • F04C2/322—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in groups F04C2/02 and relative reciprocation between co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/356—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F04C2/3566—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/40—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/08 or F04C2/22 and having a hinged member
    • F04C2/46—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/08 or F04C2/22 and having a hinged member with vanes hinged to the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/001—Radial sealings for working fluid

Abstract

一种同心旋转式流体机器(100)具有能围绕旋转轴(108)相对于彼此旋转的第一主体(102)和第二主体(104)。所述主体(102，104)以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置并在它们之间限定作业腔室(106)。多个门(110)由相应门坑(140)中的所述第二主体(104)支撑。每个门(110)均具有位于一端处的门柱(126)和位于相反端处的密封部(128)。每个门坑(140)均具有：接收门柱(126)的门保持凹部(142)；接收密封部(128)的门密封凹部(144)；和插入的脊(146)。所述密封部(128)在对应的门密封凹部内上下往复并始终与所述凹部(144)和所述第二主体(102)两者接触。当所述第一主体相对于所述第二主体旋转时，所述第一主体上的多个瓣片(112)导致所述门(110)围绕相应摆动轴(114)摆动。所述瓣片(112)和所述脊(146)被构造成使得瓣片(112)能够在相互径向对准时抵着脊(146)而形成大致密封。

Description

同心旋转式流体机器
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年8月12日提交且题为“旋转式流体驱动器”的美国临时专利申请序列号61/864,752的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体涉及同心旋转式流体机器，诸如泵或马达/驱动器。
背景技术
同心旋转式流体机器可操作为泵，或者交替地操作为马达/驱动器。当操作为泵时，外部转矩被提供给机器的旋转部分，这又为流体提供正容积，从而提供泵送作用。当用作驱动器时，流体被泵送通过该机器，导致一个主体或部件相对于另一个旋转，从而提供转矩，该转矩可用于驱动工具、机构或系统。贯穿本说明书，术语“流体”应以其普通含义给出，并且包括液体、气体或者能够流动和/或以其它方式产生压力的其它物质或成分。流体的非限制性示例包括水、油、液态空气、液态氮气和钻探泥浆。
本公开涉及的同心旋转式流体机器类型的示例被公开在美国专利6,280,169、6,468,061、6,939,177和6,976,832中(所有这些专利的全部内容在此通过引用并入本文)。该类型的机器具有以一个位于另一个的内侧的方式同心地布置以在它们之间限定作业流体空间的转子和定子。转子和定子中的一个设置有一个或多个瓣片，而另一个设置有或支撑一个或多个门或叶片。转子和定子无论哪一个支撑着门有时会被称为机器的“支撑主体”。另一个有时被称为机器的“非支撑主体”。当该机器例如用作驱动器或马达时，流体被泵送通过机器，经由各种入口通入作业流体空间，并经由一个或多个出口离开作业空间。可移动的门或叶片始终维持在入口与出口之间，以将作业腔室有效地划分为交替的高压腔室和低压腔室。经由入口进入的流体压力均等地作用在作业腔室内的所有部件上，并因此具有导致转子旋转的效果。这又使门或叶片相对于出口逐步移动，使得最终高压流体本身被移位到旋转相邻的出口。
这样的机器的操作效率、制造容易性和失效敏感性取决于许多因素，包括但不限于：延伸到作业流体空间中的门/叶片的设计和构造；当被掠过的瓣片接触时使门或叶片缩回其中的凹部或槽的构造；瓣片抵着凹部/槽的相对构造和密封效率；以及相对运动部件之间的摩擦。
在具有一个或多个摆动门的机器中，在使转子和定子相对旋转期间，当门完全延伸时，瓣片与门之间的接触最初发生在与门的摆动轴相邻的位置处。随着旋转继续，最终使瓣片接触门的自由远端。为了形成有效密封，瓣片和门必须形成有基本匹配的弯曲表面，以在瓣片和门处于相互径向相邻关系时防止高压在门与瓣片之间泄漏至相邻低压侧。这在制造中提出了挑战：为了生产高公差规格的部件，不仅要尽量减少这种压力泄漏，而且要便于组成机器的部件的整体装配。
发明内容
本公开教导了一种同心旋转式流体机器，其具有不同设计特征，便于更高的操作效率且更加容易制造。所公开机器的一方面是门和主体构造，该构造能够使所述门在远离其摆动轴的端部处抵着所述支撑主体和所述非支撑主体两者而形成密封。所公开机器的另一方面是门和主体构造，该构造导致瓣片最初在远离所述摆动轴的端部处接触门，以便将所述门缩回到对应的门坑(gatepocket)中。更特别地，瓣片的前凸块在掠过所述门的对应摆动轴之前接触门的密封部。如本领域技术人员可理解的，这代表门摆动方向至少与上述现有技术机器正好相反。在又一方面中，公开了门、门坑和瓣片构造，该构造能够在所述门的所述摆动轴与所述门的远离所述摆动轴的所述密封部之间的位置处使所述瓣片抵着关联机器的支撑主体而形成密封。
在第一方面中，公开了一种同心旋转式流体机器，所述同心旋转式流体机器包括：
第一主体和第二主体，所述主体以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置以在它们之间限定作业腔室，并且其中，所述主体能围绕旋转轴使一个相对于另一个旋转；
至少一个门，所述至少一个门由所述第一主体和所述第二主体中的一者支撑，其中，支撑所述门的所述主体构成支撑主体，并且不支撑所述门的所述主体构成非支撑主体；
至少一个瓣片，所述至少一个瓣片设置在所述非支撑主体上；以及
针对每个门，在所述支撑主体上形成的相应门坑；
以围绕与所述旋转轴平行的相应摆动轴摆动的方式来支撑每个门，每个门均具有远离其对应摆动轴的密封部，每个门坑被构造成接收对应门的所述密封部；所述门坑、密封部和非支撑主体被相对地构造，使得当所述至少一个门处于延伸位置时，所述至少一个门的所述密封部抵着所述门坑和所述非支撑主体两者而形成大致密封。
在一个实施方式中，针对每个门，所述密封部被构造成在使所述主体相对于彼此旋转期间始终至少部分地位于相应门坑内。
在一个实施方式中，所述门坑包括所述摆动轴所通过的门保持凹部，并包括门密封凹部，在使所述主体相对于彼此旋转期间，所述门密封部始终至少部分地位于所述门密封凹部内。
在一个实施方式中，针对每个门坑，所述支撑主体包括位于所述门保持凹部与门密封凹部之间的脊。
在一个实施方式中，每个脊和所述非支撑主体被构造成当瓣片与脊径向对准时形成大致密封。
在一个实施方式中，每个门均包括构造成保持在所述门坑内并被所述摆动轴穿过的保持部，并包括将所述保持部接合到相应密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
在一个实施方式中，每个门均包括构造成保持在所述门保持凹部内的保持部，并包括将所述保持部接合到相应密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
在一个实施方式中，当对应门处于缩回位置且瓣片与所述脊径向对准时，所述脊被容纳在所述空间内。
在一个实施方式中，当所述机器操作为马达时，使门围绕对应摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相同。然而在替代实施方式中，当所述机器操作为泵时，使门围绕对应摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相反。
在所述机器的马达实施方式中，参考围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的方向，每个门被布置成使得对应密封部在所述摆动轴前面，使得瓣片在掠过所述门的所述摆动轴之前掠过门的所述密封部。然而在所述机器的泵实施方式中，参考围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的方向，每个门被布置成使得对应密封部在所述摆动轴之后，使得瓣片在掠过所述门的所述密封部之前掠过所述门的所述摆动轴。
在第二方面中，公开了一种同心旋转式流体机器，所述同心旋转式流体机器包括：
第一主体和第二主体，所述主体以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置以在它们之间限定作业流体空间，并且其中，所述主体能围绕旋转轴使一个相对于另一个旋转；
至少一个门，所述至少一个门由所述第一主体和所述第二主体中的一者支撑，其中，支撑所述门的所述主体构成支撑主体，并且不支撑所述门的所述主体构成非支撑主体；
至少一个瓣片，所述至少一个瓣片设置在所述非支撑主体上；
以围绕与所述旋转轴平行的相应摆动轴摆动的方式来支撑每个门，每个门均具有远离其对应摆动轴的密封部，每个门和所述主体被相对地构造，使得当所述至少一个门处于延伸位置时，所述密封部抵着所述支撑主体和非支撑主体两者而形成大致密封，并且其中，所述门和瓣片被布置成使得基于所述主体的相对旋转：当所述机器操作为马达时，所述瓣片的前凸块在掠过所述至少一个门的对应摆动轴之前接触所述至少一个门的所述密封部；并且当所述机器操作为泵时，所述瓣片的前凸块在掠过所述至少一个门的对应密封部之前接触所述至少一个门的所述摆动轴。
在一个实施方式中，所述机器包括针对每个门形成在支撑壳体中的门坑：并且当操作为马达时，使门围绕对应摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相同；但当操作为泵时，使门围绕对应摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相反。
在一个实施方式中，每个门均包括构造成被保持在所述门坑内并被所述摆动轴穿过的保持部，并包括将所述保持部接合到相应密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
在一个实施方式中，每个门坑均包括将所述保持部接收在其中的保持凹部，并包括门密封凹部，在使所述主体相对于彼此旋转期间，所述门密封部始终至少部分地位于所述门密封凹部内。
在一个实施方式中，针对每个门坑，所述支撑主体包括位于所述门保持凹部与门密封凹部之间的脊。
在一个实施方式中，每个脊和所述非支撑主体被构造成当瓣片与脊径向对准时形成大致密封。
在第三方面中，公开了一种同心旋转式流体机器，所述同心旋转式流体机器包括：
第一主体和第二主体，所述主体以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置以在它们之间限定作业流体空间，并且其中，所述主体能围绕旋转轴使一个相对于另一个旋转；
至少一个门，所述至少一个门由所述第一主体和所述第二主体中的一者支撑，其中，支撑所述门的所述主体构成支撑主体，并且不支撑所述门的所述主体构成非支撑主体；
至少一个瓣片，所述至少一个瓣片设置在所述非支撑主体上；
每个门均具有保持部和远离的密封部，所述支撑主体设置有用于每个门的门坑，每个门坑均具有用于接收门的所述保持部的保持凹部，并具有用于接收同一门的所述密封部的密封凹部，且具有位于所述保持部与所述密封部之间的脊；所述瓣片和脊被构造成在相互径向对准时抵靠彼此形成大致密封。
在一个实施方式中，每个门均包括将所述保持部接合到相应密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
在所述机器的一个实施方式中，针对每个门坑，当对应门处于缩回位置且瓣片与所述脊径向对准时，所述脊被容纳在所述空间内。
在以上方面的每个或任一方面的一个实施方式中，每个瓣片的宽度均足以横跨所述密封凹部和所述保持凹部中的至少一者而与所述支撑主体的面对所述作业腔室的周面形成大致密封。
在以上方面的每个或任一方面的替代实施方式中，每个瓣片的宽度均足以在一个特定时刻横跨所述门密封凹部和所述门保持凹部两者而与所述支撑主体的面对所述作业腔室的周面形成大致密封。
在以上方面的每个或任一方面的一个实施方式中，每个瓣片的轮廓关于所述瓣片的径向中心线均是对称的。然而在以上方面的每个或任一方面的替代实施方式中，每个瓣片的轮廓关于所述瓣片的径向中心线均是不对称的。
在以上方面的每个或任一方面的一个实施方式中，每个门坑均设置有第一槽，所述第一槽被构造成为对应门的所述密封部提供间隙，以允许每个门在由瓣片接触时进行超程(over-travel)。
附图说明
尽管在发明内容中阐述了可落入设备范围内的任何其它形式，但是现在将参考附图仅通过示例的方式描述具体实施方式，其中：
图1代表现有技术的同心旋转式流体机器；
图2是本公开的同心旋转式流体机器的一个实施方式的纵向截面视图；
图3是图2所示的机器的端视图；
图4是图2所示的机器的截面A-A的视图；
图5是图2所示的机器的截面B-B的视图；
图6是合并到图2所示的机器中的外主体的立体视图；
图7是合并到图2所示的机器中的内主体的立体视图；
图8是合并到图2所示的机器中的门的立体视图；
图9是图2所示的机器的一部分的一端的放大视图，图示了图6的外主体、图7的内主体与图8的门之间的结构关系；
图10是图9所示的机器的一部分的平行截面视图；
图11是可合并到机器中的门的替代形式的正面；
图12是图11所示的门的立体视图；以及
图13是图11和图12所示的门的端视图。
具体实施方式
为了向本公开的机器提供背景和可比较的基础，参考描绘现有技术机器的图1。在美国专利6,976,832中描述了该现有技术机器。简单来说，图1的机器10包括第一主体12和第二主体14。第一主体12与第二主体14同心并配置在第二主体14的内侧。环形作业腔室16形成在内主体12与外主体14之间。外主体支撑多个(六个)门18a-18f，另一方面，内主体12支撑多个(在该情况下为三个)瓣片20a-20c。内主体12包括其中配置有歧管24的轴向管道22。多个入口端口26和出口端口28形成在管道22中，以提供管道22与作业腔室16之间的流体连通。由弹簧30将门18朝向延伸或密封位置偏置，其中每个门18的密封部32接触或紧靠主体12的外周面。密封部位于门18的远离摆动轴18的那一端处。进一步，密封部32仅在处于延伸位置时接触或紧靠主体12。门18能够围绕相应的摆动轴34摆动。摆动轴34平行于旋转轴36，主体12、14中的一个围绕该旋转轴36关于另一个旋转。
针对每个门18，主体14设置有门坑38。门坑38和门18相对地构造，使得当门18移动到其缩回位置时，门18能够充分地缩回到主体14中以使接触的瓣片20能够由此经过。进一步，门18的表面和接触的通过瓣片20的表面(例如参见门18b和瓣片20b)被相对地成形，以在它们之间形成大致密封。
在机器10中，主体12和14中的任一个可以充当定子，而另一个充当转子。同样，瓣片和门的相对位置可以改变，使得门被支撑在内主体12上并且瓣片被支撑在外主体14上。为了适应这种可互换性，相对于这，主体支撑门和瓣片并使一主体相对于另一个旋转，支撑门的主体将被指定为支撑主体，并且另一个主体将被指定为非支撑主体。由此，在图1中，主体14为支撑主体，并且主体12为非支撑主体。
当机器10操作为马达或驱动器时，高压流体被供给到管道22的一端。高压流体被歧管24均匀地划分，以流过入口26并流入作业腔室16。该流体抵着门18和瓣片20两者将压力施加在入口26的任一侧上。倘若支撑主体14保持静止，这将导致非支撑主体12沿顺时针方向旋转。因此，瓣片20将在旋转方向上接近门18，以便最初在其相应摆动轴34附近的位置处接触门18，随后掠过将缩回到门坑38中的自由端32。瓣片20的周向末端表面33在掠过门18的密封部32之前掠过摆动轴34。随着主体12的旋转，最终高压流体将与出口端口28连通，导致流体被排回到管道22中而流出机器10。
图2至图10图示了根据本公开的同心旋转式流体机器及其部件的实施方式。同心旋转式流体机器100(下文中一般被称为“机器100”)包括第一主体102和第二主体104。主体102、104以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置。在这种情况下，第一主体102被配置在第二主体104的内侧。主体102、104的布置限定或以其它方式形成了主体之间的作业腔室106。如将在下文中更详细地解释的，作业腔室106被划分为交替的高压腔室和低压腔室。主体102和104被进一步布置成使之能使一个相对于另一个围绕旋转轴108旋转。
对于操作机器100的一般原理是无所谓的，主体102和104中的一个静止，一个旋转。这由机器100的期望应用确定。例如，如果机器100用在申请人的国际申请PCT/AU2013/000432所描述类型的定向钻机中，则外主体104静止，内主体102旋转。而且在这样的应用中，机器100操作为马达或驱动器，并且内主体在顺时针方向上旋转。为了便于描述本实施方式，将假设：主体104静止(即构成定子)，内主体102旋转(即构成转子)。
至少一个(而在本实施方式中为六个)门110a-110f(下文中一般被称为“门110”)由第一主体和第二主体102、104中的一个(而在该特定实施方式中为第二主体104)支撑。为了方便，第二主体104将在下文中被称为“支撑主体”。根据这一点，不支撑门110的第一主体102将在下文中被称为“非支撑主体102”。
至少一个(而在该实施方式中为三个)瓣片112a-112c(下文中一般被称为“瓣片112”)被设置在非支撑主体102上。瓣片112围绕非支撑主体102的外周面被均匀地间隔。每个瓣片112均具有周向末端表面113并具有对置的前凸块115和后凸块117。在图示的实施方式中，每个瓣片112围绕中途穿过末端表面113的弧的径向线119是非对称的。在该实施方式中，这优化了非支撑主体102的设计的旋转方向的效率，同时还允许在一些操作环境下进行反向旋转。周向末端表面113在周向方向上相对较宽。这使操作期间的泄漏和横跨门和门坑的压力损失最小化。
以沿着相应摆动轴114a-114f(下文中一般被称为单数的“摆动轴114”，或复数的“摆动轴114”)摆动的方式将每个门110支撑在支撑主体104中。摆动轴114平行于旋转轴108。
非支撑壳体102设置有多个入口端口116和出口端口118。非支撑主体102还设置有彼此共轴但在主体102内彼此流体隔离的入口流动路径Fi和出口流动路径Fo。在这种情况下，由主体102的使入口流动路径Fi的下游端与出口流动路径Fo的上游端物理隔离的壁部120来提供隔离。
入口端口116径向地形成在主体102中，以提供流体入口流动路径Fi与作业腔室106之间的流体连通。出口端口118也由主体102径向地形成并提供作业腔室106与流体出口路径Fo之间的流体连通。
作业腔室106实际上是由瓣片112分段为三个部分的环形腔室，瓣片112抵着支撑主体104的内周面而形成大致密封。进一步，分段的作业腔室106沿轴向方向在机器100的相反两端之间延伸。
瓣片112的数量和门110的数量可以变化。然而，在机器100的实施方式中，在任何给定的时间在相邻瓣片112之间存在至少一个流体入口端口116和至少一个流体出口端口118，并且至少一个门110在任何给定的时间在旋转地相邻的入口端口和出口端口之间形成大致密封。由于这一点，作业腔室106实际上被划分为交替的高压腔室和低压腔室122a、124a；122b、124b；和122c、124c。本领域技术人员将了解，随着主体102和104相对于彼此旋转，高压腔室和低压腔室的容积周期性地从零变化到最大容积。
高压腔室122a-122c(下文中一般被称为“高压腔室122”)构成作业腔室106的与相应入口端口116流体连通的部分，并且该部分由对应于此入口端口的瓣片112和以流体的方式相邻的门110界定。每个低压腔室124a-124c(下文中一般被称为“低压腔室124”)被形成在作业腔室106的与相应出口端口118流体连通的相应部分中，并且该相应部分由对应相邻瓣片112和以流体的方式相邻的门110界定在相反两侧上。例如，参考图4，高压腔室122a存在于作业空间106中，作业空间106由入口端口116a馈送并由瓣片112b和门110b在任一侧上界定。参考图5，低压腔室124a存在于作业腔室106的与出口端口118a流体连通并由瓣片112a和门110b在任一侧上界定的部分中。
机器10的总体操作如下。将高压流体供给到入口流动路径Fi。参考图2，这相当于高压流体出现在右手侧且一般流向左手侧。高压流体经由相应入口端口116连通到相应高压腔室122中。在高压腔室122中，流体的压力作用于所有的方向上并由此将压力施加在瓣片122和相应高压腔室122的门110两者上。在该实施方式中，支撑壳体104是固定的。由此，该压力导致非支撑主体102沿顺时针方向旋转。
参考图5将了解到，随着非支撑主体102沿顺时针方向旋转，最终出口端口118c将通过门110f并由此形成用于高压腔室122c内的流体的出口端口，从而将此腔室转换为低压腔室124。还将了解到，在入口端口116c之间不存在直接连通，因为入口端口116c现在沿顺时针方向旋转并由门110a从出口端口118c隔离，门110a现在已移至延伸位置，抵着非支撑主体102的位于入口端口116c后面的较小直径部而形成大致密封。穿过出口端口118的流体随后流入流体出口路径Fo并沿轴向流出机器100。
现在将更详细地描述门110、支撑壳体104和非支撑壳体102的构造。
特别参考图8至图10，每个门110均包括保持部(采取细长门柱126的形式)和密封部128。柱126的中心轴与门110的摆动轴114一致。借助间隔开的臂130将密封部128联接到保持部126。在柱126、密封部128和臂130之间产生空间或空处132。
密封部128被构造成在处于延伸位置时与支撑壳体104和非支撑壳体102两者形成密封。为此，密封部128具有：第一密封表面134，其被构造成与支撑壳体104形成大致密封；以及邻近的第二密封表面136，其被构造成抵着非支撑壳体102的直径不变的外周面部138而形成密封。第一表面134凸弯。第二表面136可形成有微凹曲率，以匹配主体102的表面部138的曲率；或替代地，可形成有大致平坦表面；或替代地，可形成有微凸曲率，以提供抵着主体102的最小摩擦。
针对每个门110，支撑主体104形成有门坑140。每个门坑140均包括门保持凹部142、门密封凹部144和插入的脊146。脊146形成在对应径向突起147的自由周面上，位于门坑140的凹部142和144之间。有效地，脊146形成支撑主体104的内表面的一部分。保持凹部142被构造成接收对应门柱126。特别是，保持凹部142具有大致圆形的横截面形状并形成用于柱126的支承表面。进一步，保持凹部142被构造成接触对应门柱126，接触柱126的圆周的主要部分，例如至少大于180°，诸如约200°且优选地介于约200°和300°之间。在本实施方式中，凹部142和柱126接触约270°。
随着门110围绕其摆动轴114在相反方向上摆动，密封部128在对应的门密封凹部144内上下往复。每个门密封凹部144均具有径向延伸的密封表面148，密封表面148形成有与表面134的曲率基本相同的微凹曲率半径。当密封部128在其门密封凹部144内往复时，表面134和148由此互补并成形为在其间形成大致密封。
碎屑槽150和152形成在门密封凹部144中，以允许碎屑夹带在流体中，该流体驱动机器100移出缩回的门密封部128的路径。这使当瓣片112掠过时门110堵塞或部分地保持在对应凹部144外侧的风险最小化。这样的碎屑在机器100的各种可能应用(包括例如作为井下定向钻机的泥浆马达中的驱动器)中并不少见。
碎屑槽152还为对应门110的密封部128提供额外间隙，如果碎屑或其它异物通过门110与转子/非支撑主体102之间，则允许门在其往复期间有足够的超程。如果物质在主体102与门110之间被卡住或堵塞，该超程允许显著的碎屑通过门110与主体102之间的接口区域(包括瓣片112)而不锁定机器100。这还允许门的密封部128的制造公差相对于其高度更宽松。据发明人所知，由于为维持机器的恒定旋转而要求匹配表面的紧密装配，现有技术不允许门行程的这种超程。如果碎屑/材料被堵塞在现有技术机器的该区域中，则碎屑/材料很可能被锁定。由于上述特征，这一风险被机器100大大缓解。
密封部124始终至少部分地保持在门密封凹部144内。另外，如图10所示，每个脊146均延伸到对应门110的门柱126与密封部128之间的空间132中。脊146具有面对作业腔室106的表面154。表面154被构造成抵着所掠过瓣片112的周向末端表面113而形成大致密封。进一步，周向末端表面113的宽度足以横跨门密封凹部144或门保持凹部142中的任一个而与支撑主体104的面对作业腔室的周面形成大致密封。在一些实施方式中进一步设想到，周向末端表面113的宽度足以在一个特定时刻横跨门密封凹部144和门保持凹部142两者而与支撑主体104的面对作业腔室的周面形成大致密封。而且，瓣片的周向末端表面被布置成抵着支撑主体104的面对表面而形成大致密封。
图10描绘的是，在掠过相对于主体104沿顺时针方向移动的瓣片112的后缘之后不久，门110处于延伸位置。入口端口116稍微在密封部128的前面。由此，高压流体现在进入作业腔室，从而形成高压腔室122。在密封部128的后侧或左手侧，作业腔室与出口端口(未示出)连通并因此形成低压腔室124。高压流体主要向左并向支撑主体104内对门110加载。与图1所示的现有技术机器10的门18a比较，流过与瓣片20b相邻的入口26的高压流体作用为将门18a沿径向方向加载到主体14的对应门保持凹部中，这可导致结合和高摩擦。具有例证性的门110和支撑主体104的本机器100的实施方式基本增加了(在一些情况下增加了一倍以上)在操作期间门110可以反作用至支撑主体104的承载区。
门110设置有用于使门偏向延伸位置(对应于把密封部128推向非支撑主体102的外周面的方向)的偏置装置。这样的偏置装置可包括：延伸到门柱126中并与门柱126联接的扭杆弹簧；线圈扭簧；凸轮体；流体压力；磁体，或任何其它合适的机械或液压装置。
瓣片112的宽度能够基本横跨门坑140。进一步，在脊146与支撑壳体104的表面的位于门密封凹部144相对侧的部分之间，每个瓣片112的宽度均能够最初横跨门密封凹部144而形成大致密封；随后在脊146与支撑主体104的内表面的位于凹部142相对侧的相邻部分之间，横跨门保持凹部142而形成密封。
特别参考图3至图5和图9至图10，应该理解的是，当机器100供静止的支撑主体104和旋转的非支撑主体102使用时，瓣片112在与现有技术相反的方向上接近门110。在机器100的本实施方式中，参考旋转主体(非支撑主体102)的旋转方向，每个门110的密封部128可旋转地在对应摆动轴114之前。由此，在使主体102旋转时为了正常操作机器100，瓣片112最初在对应的摆动轴114的前面的位置处接触门110。与图1的现有技术机器10比较，瓣片20在对应的摆动轴34之后或后面的位置处接近并接触门18。更普遍地，对于机器100，瓣片112的周向末端表面113在掠过摆动轴114之前掠过密封部128，而不论主体102和104的相对旋转是：由(a)主体102顺时针旋转，并且主体104静止来提供；还是由等同地(b)主体104逆时针旋转，并且主体102静止来提供。这与现有技术机器10的操作(瓣片20的等同表面在掠过门18的密封部之前掠过摆动轴18)正好相反。就瓣片112的前凸块115而言描述该操作特性的替代方式。瓣片的前凸块115在掠过此门的对应摆动轴114之前将接触门110的密封部128。
尽管如此，当机器100用作泵或马达时，主体102/瓣片112和门110的构造允许任一方向上的旋转。也就是说，主体102和104之间的相对旋转可以从正常或自然操作方向逆转。倘若在由外侧或井口马达或转矩传递装置(例如顶驱动器/旋转台)驱动时机器100停转，该特征是特别有用的。井口马达可以给旋转机器100过大的动力并导致主体102由此在操作期间(马达停转)改变相对于104的方向。机器100不需要在该事件期间执行其预定功能(例如作为马达或泵)，但必须允许主体102在两个方向上旋转而不导致各部分的失效或结合。据发明人所知，该功能性至少在现有技术的机器的几何形状中未被提及，或者不可能具有。显然在现有技术机器10中，使转子12在逆时针方向上旋转将导致门18堵塞和/或损坏。
将注意到，特别是根据图3，当门110处于完全缩回位置时，在瓣片112与门110之间存在很小的接触区域。接触在本质上限于瓣片112的表面156和门密封部128的表面136的一部分。这应该与图1所示的现有技术机器的对应情形对比。为了在现有技术机器10中形成密封，门18的表面和瓣片20的与门接触的表面有必要具有互补轮廓。这使得制造包括：机器100的加工基本比现有技术更容易。特别是，机器100的整体制造公差可以放宽，因为非支撑主体102的内径仅由主体102本身的尺寸限定，并非由门和瓣片112叠加。
进一步，添加脊146允许主体102的瓣片112具有作用于其上的恒定支承内径。以这种方式，主体102和104充当自身的支承构件。在此意义上为了提供背景，与机器100性质类似的普通机器在转子的任一侧上设置有径向轴承。在机器100的一些实施方式中，径向轴承还可部署在主体102的任一侧上。然而显著地，提供这样的轴承不是必需的，这样可构建机器100的其它实施方式，并且以与无这种支承相同的效率操作；依赖于主体102和104的相互面对的表面来执行以其它方式提供的径向轴承的功能。这可降低制造成本和机器100的重量，并且降低部件数量及可能的失效模式。
特别参考图4和图7，非支撑主体102在瓣片112的每个前侧面上设置有与排出端口118轴向对准的多个压力均衡凹部158。凹部158由凸块160分离，凸块160遵照瓣片112的前缘的轮廓。凸块160提供这样的表面：在主体102和104之间发生相对旋转时，密封部128特别是表面136骑在该表面上。当门骑在瓣片112的前缘和排出端口118上时，凹部158协助平衡横跨门110特别是密封部128上的压力。将了解到，在相对旋转期间，当瓣片112接近门110时，对应的低压腔室124减小容积，而位于门的相对侧的高压腔室122具有增加的且相对较大的容积。高压腔室中的流体必须在相对较短的时间段内有效地排向排出端口118，以防止过多流体压力累积。这由凹部158实现，凹部158协助高压流体从高压腔室122的部分传送到相邻低压腔室124中(在轴向上远离出口端口118的物理位置的区域内)。
取决于机器100的应用，其相反两端将或由环形端板闭合，或由合并了机器100的较大系统或装置的其它部件闭合。例如，机器100可以用作支承组件100和井下马达500(在申请人的共同未决的国际申请PCT/AU2013/000432中描述)中的旋转式流体驱动器110的直接置换。在这样的应用中，本机器100在包括入口流动路径Fi的端部处连接到弯曲壳体的下端(合并了用于定向钻机的固定接头或可调弯接头)。本机器100的合并了出口流动路径Fo的相反端与芯轴联接并经由各种轴承联接到钻头。
然而，机器100的实施方式并不限于用在定向钻机系统中，并可在被馈送高压流体以向另一机器提供转矩时用作诸如驱动器的独立装置；或者在主体102、104中的一个相对于另一个被驱动时用作泵。进一步，就机器100的突出方面而言，其与如下方面不相关：壳体102和104中哪一个旋转、哪一个静止，并且哪一个是支撑主体、哪一个是非支撑主体。这些方面对门110、门坑140和瓣片112的构造和操作没有影响。
参考图2和图10，当机器100用作泵时：(a)非支撑主体102在(由图10中的假想箭头170描绘的)逆时针方向上旋转；并且(b)抽吸侧位于井下端172，而压力侧位于井口端174。在该泵实施方式中，流体经由端口118进入机器，并且经由端口116离开。该流动方向与图2中的流动路径Fo和Fi描绘的方向相反。在该实施方式中，联接到非支撑主体102的芯轴必须由外部动力源驱动，该外部动力源诸如直接地联接到直列马达或发动机或经由带、齿轮系连接到转子的端部。如果用于替代申请PCT/AU2013/000432中的机器，则带、齿轮系或直接联接方法可以驱动芯轴(10)来提供动力以逆时针转动转子。在该情况下，瓣片112首先掠过门110的摆动轴，然后掠过门110的密封部128。
虽然已经描述机器100的具体实施方式，但是应该显而易见的是，机器100可体现为许多其它形式。
例如在本实施方式中，入口端口116和出口端口118被物理屏蔽件(采取主体102中的壁120的形式)分离。然而在替代实施方式中，流动控制机构可放置在壁120中，以提供用于使流体的至少一部分流向作业腔室106的旁路。在这种情况下，例如在过压条件下，至少一些流体可以直接从入口流动路径Fi流向出口流动路径Fo。进一步，虽然在替代布置中，入口端口116和118沿着主体102的长度彼此轴向间隔，但是端口116和118可沿着主体102的整个长度设置，但以流体的方式由美国专利6,976,832所描述类型的歧管分离。在另一变型中，瓣片112可被构造成围绕其径向线119对称。另外在其它实施方式中，如例如由图11至图13中的门110a描绘的，门可采取其它物理形式。在图11至图13中，相同的附图标记用于表示与相对于图8的门110示出并描述相同或类似的特征。门110a不同于门110，本质上在于添加了第三臂130i，第三臂130i位于门110a的每个相反两端处的臂130之间。第三臂130i向密封部128提供增加的机械强度和刚度。这有助于防止或尽量减少密封部128的弯曲。为了容纳门110a，还需要修改支撑壳体104。特别是，当门110a在其缩回位置和延伸位置之间摆动时，在每个脊146和对应突起147中需要中间切口来提供用于中间臂130i的空间。切口149的示例仅示出为图6中针对六点钟位置的脊146和突起147的假想线。自然，如果门110a用来替代门110，则每个脊146和突起147均将需要等同的切口。
在随后的权利要求书中，并且在前述描述中，除非由于语言表达或必要的暗示上下文另有所指，否则词语“包括(comprise)”及其变型诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”在包容性的意义上使用，即指定在本文公开的机器100的各种实施方式中存在所陈述特征但不排除存在或添加其它特征。

Claims (24)

1.一种同心旋转式流体机器，所述同心旋转式流体机器包括：
第一主体和第二主体，所述第一主体和第二主体以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置以在它们之间限定作业腔室，并且其中，所述第一主体和第二主体能围绕旋转轴使一者相对于另一者旋转；
至少一个门，所述至少一个门由所述第一主体和所述第二主体中的一者支撑，其中，支撑所述门的所述主体构成支撑主体，并且不支撑所述门的所述主体构成非支撑主体；
至少一个瓣片，所述至少一个瓣片设置在所述非支撑主体上；以及
针对每个门，形成在所述支撑主体上的相应门坑；
以围绕与所述旋转轴平行的相应摆动轴摆动的方式来支撑每个门，每个门均具有远离其对应摆动轴的密封部，每个门坑被构造成接收对应门的所述密封部；所述门坑、密封部和非支撑主体被相对地构造，使得当所述至少一个门处于延伸位置时，所述至少一个门的所述密封部抵着所述门坑和所述非支撑主体两者而形成大致密封。
2.根据权利要求1所述的同心旋转式流体机器，其中，针对每个门，所述密封部被构造成在使所述第一主体和第二主体相对于彼此旋转期间始终至少部分地位于相应的门坑内。
3.根据权利要求2所述的同心旋转式流体机器，其中，所述门坑包括所述摆动轴所通过的门保持凹部，并包括门密封凹部，在使所述第一主体和第二主体相对于彼此旋转期间，所述门密封部始终至少部分地位于所述门密封凹部内。
4.根据权利要求3所述的同心旋转式流体机器，其中，针对每个门坑，所述支撑主体包括位于所述门保持凹部与门密封凹部之间的脊。
5.根据权利要求4所述的同心旋转式流体机器，其中，每个脊和所述非支撑主体被构造成当瓣片与脊径向对准时形成大致密封。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中，每个门均包括被构造成保持在所述门坑内并由所述摆动轴通过的保持部，并包括将所述保持部接合到相应密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
7.根据权利要求4或5所述的同心旋转式流体机器，其中，每个门均包括被构造成保持在所述门保持凹部内的保持部，并包括将所述保持部接合到相应密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
8.根据权利要求7所述的同心旋转式流体机器，其中，当对应的门处于缩回位置且瓣片与所述脊径向对准时，所述脊被容纳在所述空间内。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中：当所述机器操作为马达时，使门围绕对应的摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相同；并且当所述机器操作为泵时，使门围绕对应的摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相反。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中，关于围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的方向：当所述机器操作为马达时，每个门被布置成使得对应的密封部在所述摆动轴前面，使得瓣片在掠过所述门的所述摆动轴之前掠过门的所述密封部；并且当所述机器操作为泵时，每个门被布置成使得对应的密封部在所述摆动轴之后，使得瓣片在掠过所述门的所述密封部之前掠过门的所述摆动轴。
11.一种同心旋转式流体机器，所述同心旋转式流体机器包括：
第一主体和第二主体，所述第一主体和第二主体以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置以在它们之间限定作业流体空间，并且其中，所述第一主体和第二主体能围绕旋转轴使一者相对于另一者旋转；
至少一个门，所述至少一个门由所述第一主体和所述第二主体中的一者支撑，其中，支撑所述门的所述主体构成支撑主体，并且不支撑所述门的所述主体构成非支撑主体；
至少一个瓣片，所述至少一个瓣片设置在所述非支撑主体上；
以围绕与所述旋转轴平行的相应摆动轴摆动的方式来支撑每个门，每个门均具有远离其对应摆动轴的密封部，每个门和所述主体被相对地构造，使得当所述至少一个门处于延伸位置时，所述密封部抵着所述支撑主体和非支撑主体两者而形成大致密封，并且其中，所述门和瓣片被布置成使得基于所述第一主体和第二主体的相对旋转：当所述机器操作为马达时，所述瓣片的前凸块在掠过所述至少一个门的对应摆动轴之前接触所述至少一个门的所述密封部；并且当所述机器操作为泵时，所述瓣片的前凸块在掠过所述至少一个门的对应密封部之前接触所述至少一个门的所述摆动轴。
12.根据权利要求11所述的同心旋转式流体机器，所述同心旋转式流体机器包括针对每个门形成在所述支撑主体中的门坑，其中：当所述机器操作为马达时，使门围绕对应摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相同；并且当所述机器操作为泵时，使门围绕对应摆动轴旋转以将所述门从所述延伸位置缩回到所述门坑中时的旋转方向与围绕所述旋转轴使所述非支撑主体相对于所述支撑主体旋转的旋转方向相反。
13.根据权利要求12所述的同心旋转式流体机器，其中，每个门均包括被构造成保持在所述门坑内并由所述摆动轴通过的保持部，并包括将所述保持部接合到相应的密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
14.根据权利要求13所述的同心旋转式流体机器，其中，每个门坑均包括将所述保持部接收在其中的保持凹部，并包括门密封凹部，在使所述第一主体和第二主体相对于彼此旋转期间，所述密封部始终至少部分地位于所述门密封凹部内。
15.根据权利要求14所述的同心旋转式流体机器，其中，针对每个门坑，所述支撑主体包括位于所述门保持凹部与门密封凹部之间的脊。
16.根据权利要求15所述的同心旋转式流体机器，其中，每个脊和所述非支撑主体被构造成当瓣片与脊径向对准时形成大致密封。
17.一种同心旋转式流体机器，所述同心旋转式流体机器包括：
第一主体和第二主体，所述第一主体和第二主体以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置以在它们之间限定作业流体空间，并且其中，所述第一主体和第二主体能围绕旋转轴使一者相对于另一者旋转；
至少一个门，所述至少一个门由所述第一主体和所述第二主体中的一者支撑，其中，支撑所述门的所述主体构成支撑主体，并且不支撑所述门的所述主体构成非支撑主体；
至少一个瓣片，所述至少一个瓣片设置在所述非支撑主体上；
每个门均具有保持部和远离的密封部，所述支撑主体设置有用于每个门的门坑，每个门坑均具有用于接收门的所述保持部的保持凹部，并具有用于接收同一门的所述密封部的密封凹部，且具有位于所述保持部与所述密封部之间的脊；所述瓣片和脊被构造成在相互径向对准时抵靠彼此形成大致密封。
18.根据权利要求17所述的同心旋转式流体机器，其中，每个门均包括将所述保持部接合到相应密封部的两个或更多个臂，其中，在所述保持部与所述密封部之间形成空间。
19.根据权利要求18所述的同心旋转式流体机器，其中，针对每个门坑，当对应的门处于缩回位置且瓣片与所述脊径向对准时，所述脊被容纳在所述空间内。
20.根据权利要求3至10和14至19中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中，每个瓣片的宽度均足以横跨所述密封凹部和所述保持凹部中的至少一者而与所述支撑主体的面对所述作业腔室的周面形成大致密封。
21.根据权利要求3至10和14至19中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中，每个瓣片的宽度均足以在一个预定时刻横跨所述门密封凹部和所述门保持凹部两者而与所述支撑主体的面对所述作业腔室的周面形成大致密封。
22.根据权利要求1至21中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中，每个瓣片的轮廓关于所述瓣片的径向中心线均是对称的。
23.根据权利要求1至21中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中，每个瓣片的轮廓关于所述瓣片的径向中心线均是不对称的。
24.根据权利要求1至10和12至23中的任一项所述的同心旋转式流体机器，其中，每个门坑均设置有第一槽，所述第一槽被构造成为对应的门的所述密封部提供间隙，以允许每个门在由瓣片接触时进行超程。
CN201480054285.5A 2013-08-12 2014-08-12 同心旋转式流体机器 Expired - Fee Related CN105793568B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361864752P 2013-08-12 2013-08-12
US61/864,752 2013-08-12
PCT/AU2014/000802 WO2015021496A1 (en) 2013-08-12 2014-08-12 A concentric rotary fluid machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105793568A true CN105793568A (zh) 2016-07-20
CN105793568B CN105793568B (zh) 2018-10-12

Family

ID=52467846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480054285.5A Expired - Fee Related CN105793568B (zh) 2013-08-12 2014-08-12 同心旋转式流体机器

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9957961B2 (zh)
EP (1) EP3077675A4 (zh)
CN (1) CN105793568B (zh)
AU (2) AU2014306401B2 (zh)
BR (1) BR112016002896A2 (zh)
CA (1) CA2921229C (zh)
MX (1) MX2016001935A (zh)
RU (1) RU2669888C2 (zh)
WO (1) WO2015021496A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11603837B2 (en) * 2018-03-08 2023-03-14 Cameron James Pittendrigh Rotary fluid device

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB338241A (en) * 1929-08-27 1930-11-20 Ralph Jacob Meyer Improvements in and relating to rotary internal combustion engines
US4446829A (en) * 1981-01-07 1984-05-08 Yeager Zema O Rotary internal combustion engine
JPS61229982A (ja) * 1985-04-03 1986-10-14 Joji Okamoto ポンプ
US4715338A (en) * 1986-12-30 1987-12-29 Pasquan Raymond F Rotary engine
CN1276037A (zh) * 1997-10-15 2000-12-06 埃米利安·布安 四冲程旋转内燃发动机
WO2000073627A1 (en) * 1999-05-31 2000-12-07 Merlin Corporation Pty Ltd Fluid rotary machine
US20020192100A1 (en) * 1999-12-21 2002-12-19 Daryl Wheeler Rotary apparatus
DE20306866U1 (de) * 2003-04-28 2003-07-31 Bernau Klaus Juergen Rotationsschwenkkolbenmotor
CN101054974A (zh) * 2007-05-31 2007-10-17 商容 用于泵或马达的凸轮转子机构
WO2013006902A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-17 Greystone Technologies Pty Ltd Rotary fluid machine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191109361A (en) * 1911-04-15 1911-07-06 John Edwin Foxlee Improvements in or relating to Rotary Pumps.
US3912429A (en) * 1973-12-03 1975-10-14 Robert L Stevenson Rotary engine
RU2027910C1 (ru) * 1991-04-08 1995-01-27 Петр Григорьевич Голубев Роторный насос-компрессор с регулируемой производительностью
GB2292186A (en) * 1994-07-29 1996-02-14 John Richard Neville Roe Hinged vane motor
AUPO292496A0 (en) 1996-10-11 1996-11-07 Merlin Corporation Pty Ltd A rotary machine
US6129068A (en) * 1998-09-18 2000-10-10 Wingate, Jr.; John L. Rotary engine
US7845332B2 (en) * 2007-11-05 2010-12-07 Wang Sern-Bean Rotary engine with vanes rotatable by compressed gas injected thereon
US8286609B2 (en) 2009-01-06 2012-10-16 Scott Hudson Rotary energy converter with retractable barrier
RU2411377C2 (ru) * 2009-04-27 2011-02-10 Александр Петрович Любецкий Роторный двигатель внутреннего сгорания
WO2012011206A1 (ja) 2010-07-22 2012-01-26 樫山工業株式会社 ベーン式圧縮機
BR112014026417A2 (pt) 2012-04-27 2017-06-27 Greystone Tech Pty Ltd sistema de acionamento de fluido passível de giro

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB338241A (en) * 1929-08-27 1930-11-20 Ralph Jacob Meyer Improvements in and relating to rotary internal combustion engines
US4446829A (en) * 1981-01-07 1984-05-08 Yeager Zema O Rotary internal combustion engine
JPS61229982A (ja) * 1985-04-03 1986-10-14 Joji Okamoto ポンプ
US4715338A (en) * 1986-12-30 1987-12-29 Pasquan Raymond F Rotary engine
CN1276037A (zh) * 1997-10-15 2000-12-06 埃米利安·布安 四冲程旋转内燃发动机
WO2000073627A1 (en) * 1999-05-31 2000-12-07 Merlin Corporation Pty Ltd Fluid rotary machine
US20020192100A1 (en) * 1999-12-21 2002-12-19 Daryl Wheeler Rotary apparatus
DE20306866U1 (de) * 2003-04-28 2003-07-31 Bernau Klaus Juergen Rotationsschwenkkolbenmotor
CN101054974A (zh) * 2007-05-31 2007-10-17 商容 用于泵或马达的凸轮转子机构
WO2013006902A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-17 Greystone Technologies Pty Ltd Rotary fluid machine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016108605A3 (zh) 2018-06-05
RU2016108605A (ru) 2017-09-19
US20160201668A1 (en) 2016-07-14
AU2018200233A1 (en) 2018-02-01
CA2921229A1 (en) 2015-02-19
AU2018200233B2 (en) 2019-01-03
AU2014306401B2 (en) 2017-10-12
US9957961B2 (en) 2018-05-01
MX2016001935A (es) 2016-09-06
RU2669888C2 (ru) 2018-10-16
EP3077675A1 (en) 2016-10-12
BR112016002896A2 (pt) 2017-08-01
CA2921229C (en) 2018-12-11
CN105793568B (zh) 2018-10-12
EP3077675A4 (en) 2017-07-19
WO2015021496A1 (en) 2015-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101466918B (zh) 具有切口的转子
CN203022493U (zh) 一种改良的阻尼结构
CN102966538B (zh) 叶片泵
CN103299019B (zh) 用于在移动腔马达和泵中控制转子轨迹的装置和相应的制造方法
CN103314190B (zh) 具有独立的轴向运动和旋转运动的滑阀
CN103930677B (zh) 叶片型压缩机
US6074188A (en) Multi-plate hydraulic motor valve
CN105793568A (zh) 同心旋转式流体机器
EP1210505B1 (en) Fluid rotary machine
CN105960532A (zh) 具有双壁壳体的高压齿轮泵
CN104379865A (zh) 用于控制或限制移动腔式马达和泵中转子轨迹的设备和方法
KR20210047740A (ko) 스크롤 압축기
CN103727025B (zh) 摆线马达平衡板结构
AU2014306401A1 (en) A concentric rotary fluid machine
RU2594375C2 (ru) Скважинный гидравлический насос
KR101787702B1 (ko) 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프
CN201363270Y (zh) 叶片式转子泵
US11732712B2 (en) Rotary compressor
CN103958897B (zh) 叶片型压缩机
US11773854B2 (en) Rotary compressor
CN103062048B (zh) 可调节的叶片泵
AU767919B2 (en) Fluid rotary machine
CN202468310U (zh) 一种新型单流向正反转摆线转子泵
JP4348715B2 (ja) 容積型流体機械
JP2009121312A (ja) ラジアルピストン機械及び複合ラジアルピストン機械

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181012

Termination date: 20210812

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee